用于荧光检测的传感器系统的制作方法

本发明涉及一种用于对毛细管中的液体（例如毛细管中的流动液体）的荧光标记粒子进行荧光检测的传感器系统。

背景技术：

1、荧光检测方法和系统对于大量化学分析非常重要，特别是在例如分子相互作用蛋白质折叠、药物设计、材料科学、传感器、纳米技术、分离以及生命起源等的检验中。在医学以及药物化学中，对快速且可靠地表征生物分子和测定分子相互作用存在很大的需求。

2、在许多检验方法中，包含用于分析的靶标的液体样品被送入毛细管中以进行分析。

3、其中的一个示例是毛细管电泳，这是一种分析技术，利用施加的电压，其根据离子在毛细管中的电泳迁移率来分离可以被荧光标记的离子。电泳迁移率取决于分子的电荷、粘度以及原子半径。粒子移动的速率与所施加的电场强度成正比—场强越大，迁移越快。中性物质不受影响，只有离子随电场移动。如果两个离子大小相同，则电荷较大的一个移动最快。对于电荷相同的离子，较小的粒子摩擦更小，总体上迁移速率更快。毛细管电泳使用最为普遍，因为它结果更快并且提供高分辨率的分离。通过激发毛细管中一定体积液体内的荧光标记离子，可进行想要的测定。

4、另一个优选的示例是流动诱导分散分析（fida），这是一种无固定化技术，例如可用于分子尺寸、生物分子相互作用以及蛋白质浓度的表征和定量。

5、为从荧光发射的读取中获得可靠结果，用于激发标记粒子（例如分子、离子、聚集体、复合物或结合配偶体）的内源性或外加荧光团的传感器系统非常重要，并且所使用的传感器系统非常可靠且信号损失低是尤其重要的。许多现有技术的传感器系统相当难以以期望的精度对准，甚至与精确对准的微小偏差也可能对所检测的质量或可靠性产生大影响。

6、us5037199描述了一种用于在小样品体积（例如毛细管样品池）内对物质进行分光光度分析或检测的池组件。该组件包括球透镜，并且该球透镜与毛细管池的外壁直接接触或临近放置。该透镜和池安装在一起，并可形成可拆卸的池组件。

7、由于透镜和池安装在一起，这些元件的组件与传感器的其他光学元件对准可能相对困难，此外，在不同毛细管之间切换也很困难。

8、us5926271描述了一种激光诱导荧光检测器，其包括：激光束发射器件；用于将激光正交偏转的二向色镜；具有小数值孔径的透镜；球透镜；毛细管内的特制池，该池容纳含有至少一种在激光波长下未知荧光物质的溶质；同一器件借助光学滤光片收集荧光物质发射的荧光；光电倍增管；以及用于显示分析结果的计算机。球透镜将激光束转换成非常小的发散束，从而可在毛细管池中获得高的受辐照体积。该池采用受控的几何轮廓以防止液体流动期间的层流混合和湍流，收集器件是高数值孔径器件，例如球透镜。us5926271未描述如何对准光学元件。

9、需要一种新的传感器系统，用于对毛细管中的液体的荧光标记粒子进行荧光检测，其中上述缺点中的一个或多个得到缓解。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于对毛细管中的液体的荧光标记粒子进行荧光检测的传感器系统，该系统非常易于以高对准精度对准，并且优选地，该传感器系统实际上是免对准的。

2、在一个实施例中，目的是提供一种用于对毛细管中的液体的荧光标记粒子进行荧光检测的传感器系统，其非常紧凑且非常易于安装和应用。

3、在一个实施例中，目的是提供一种用于对毛细管中的液体的荧光标记粒子进行荧光检测的传感器系统，其中非常易于更换毛细管。

4、在一个实施例中，目的是提供一种用于对毛细管中的液体的荧光标记粒子进行荧光检测的传感器系统，该传感器系统高度可靠且具有非常高的感测精度。

5、在一个实施例中，目的是提供一种用于对毛细管中的液体的荧光标记粒子进行荧光检测的传感器系统，该传感器系统具有非常低的损失。

6、在一个实施例中，目的是提供一种用于对毛细管中的液体的荧光标记粒子进行荧光检测的传感器系统，通过使用该传感器系统可进行非常先进的测量。

7、这些和其他目的已通过权利要求中所限定并在下文中描述的本发明或其实施例实现。

8、已发现，本发明或其实施例具有诸多附加优点，这些优点对本领域技术人员而言将从以下描述中变得清楚。

9、短语“分子相互作用”意指第一粒子与第二粒子之间的任何非共价相互作用，其中各粒子彼此独立地可以是分子、分子簇或分子复合物。

10、术语“粒子”在本文中用于指包含至少一个分子的任何物质部分，例如有机分子或无机分子。粒子例如可包括分子、聚集体、簇、复合物或包含其中一种或多种的任意组合。

11、术语"化学物质"在本文中用于指至少部分溶解于或可溶解于生物液体样品中的任何化学物质。实际上，化学物质可以是怀疑能够引发免疫原性反应的任何化学物质。化学物质便捷地是分子或复合物，例如抗原。

12、术语“药物”在本文中用于指活性剂，例如药物的活性剂或适用于药物的活性剂。

13、术语“靶标”在本文中用于指化学物质的靶标，除非另有说明。

14、术语“结合配偶体”在本文中用于指能够与化学物质进行非共价相互作用的任何分子或分子组。

15、结合配偶体适宜为（除标记物外）与下述物质相同：化学物质的靶标、靶标类似物和/或分子或复合物，该分子或复合物具有与靶标相同或相应的化学物质的结合位点。结合配偶体例如可以是靶标分子的片段。

16、术语“荧光标记”在本文中用于指能够被光学读取器装置检测到的任何内源性或外源性标记。在一个实施例中，标志物包括元素、元素组、部分和/或包含其中一种或多种的任意组合，其中标志物能够被读取器装置直接检测和/或在受外部和/或内部源影响之后被检测。

17、术语“标记”和“标志物”可互换使用。

18、短语“发射信号”和“荧光信号”可互换使用。

19、短语“发射信号光”在本文中意指“发射信号的光”。

20、术语“毛细管”在本文中意指流体以微尺度在其中流动的窄管或通道。毛细管可由对波长处于激发（exiting）光波长范围和发射信号波长范围内的光透明的任何材料制成。合适的材料包括玻璃、硅或诸如聚二甲基硅氧烷（pdms）之类的聚合物。

21、毛细管有利地足够窄，以确保水溶液的层流。有利地，毛细管具有小于1 mm的内径，例如小于0.5 mm，优选为10 µm至200 µm。

22、术语“缓冲液”意指在使用该缓冲液的场景中对ph值变化具有抵抗力的水溶液。缓冲液有利地包括

23、术语“测试”和“化验”可互换使用。

24、应当强调的是，术语“包含/包括”在本文中使用时应解释为开放式术语，即应理解为指明具体陈述的特征（例如元件、单元、整数、步骤、组件及其组合）的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他未陈述的特征。

25、提及“一些实施例”或“一个实施例”意指结合此类实施例描述的特定特征、结构或特性包含在所公开主题的至少一个实施例中。因此，短语“在一些实施例中”或“在一个实施例中”在整个说明书中的不同位置出现不一定指相同的实施例。此外，本领域技术人员将理解，特定特征、结构或特性可以在权利要求所限定的发明范围内以任何合适的方式组合。

26、术语“基本上”在本文中应理解为涵盖常规的产品偏差和公差。

27、在整个说明书或权利要求书中，除非另有说明或上下文另有要求，单数形式涵盖复数形式。

28、本文所述的本发明及本发明实施例的所有特征，包括范围和优选范围，可在本发明范围内以各种方式组合，除非存在不组合此类特征的特定理由。

29、经过多次尝试和实验，本发明的发明人提供了一种具有改进架构的传感器系统，如下所述并如权利要求所限定，其中该传感器系统相对易于使用，并且光学元件的对准非常容易且用户不需要任何特定的光学专业知识。

30、已发现，本发明的传感器系统提供非常准确的测定，据信这至少部分是因为非常准确的对准，由于传感器系统的架构，该对准实际上可自动建立。

31、该传感器系统适用于检测毛细管中的液体的荧光标记粒子，其中液体在检测之前和/或检测期间可在毛细管中流动。应当理解，在一些实施例中，液体在检测期间可处于不流动状况，例如因为液体已暂时停止流动。

32、该传感器系统包括毛细管安装模块、光学头、适于向光学头输送激发光的光源装置以及适于从光学头接收发射信号光的检测器装置。

33、该传感器系统包括滑动板。

34、在一个实施例中，光学头包括在固定安装件中或被预安装在固定安装件中以固定至滑动板，由此用户在使用期间需要安装的元件更少。

35、在一个实施例中，光学头安装到滑动板上或可安装到滑动板上，这可在安装过程中提供更大的自由度，并且还可在滑动板损坏的情况下更简单地更换滑动板。

36、毛细管安装模块包括具有凹部的壳体，该凹部用于安装毛细管，其中壳体可具有通向毛细管的读取窗口。在一个实施例中，壳体可包括用于支撑毛细管的支撑罩壳。读取窗口有利地可以是壳体中的开口，例如壳体支撑罩壳中的开口，形成通向毛细管的直接且优选未覆盖的开口。

37、毛细管安装模块包括滑动板承接装置，该装置适于承接滑动板，以使滑动板可从离线位置滑动到在线位置，其中在离线位置，传感器系统未准备好进行检测，在在线位置，传感器系统准备好进行检测。

38、光学头包括光口，用于使光经由读取窗口朝向毛细管和从毛细管通过。

39、光学头包括邻近光口的凸缘，其中当与光学头安装在一起的滑动板的凸缘与壳体相距一定距离时，滑动板处于离线位置，当凸缘与壳体接触时，滑动板处于在线位置。

40、液体的粒子有利地溶解和/或分散在液体中。

41、荧光标记粒子可包括任何种类的人工或天然荧光团，其可以是外源性或内源性的，例如毛细管中液体粒子的一个或多个内源性部分。粒子可包括任何种类的可在液体中分散的粒子，例如分子、复合物、聚集体、结合配偶体等。内源性荧光团的示例包括色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、芳香族氨基酸、nadh、黄素、吡哆醛衍生物和叶绿素及其组合。相应的荧光团具有相应的激发波长和发射信号波长。色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸的内源性荧光光谱特性例如描述于yang等人的“intrinsic fluorescence spectra of tryptophan,tyrosine and phenyloalanine”，第五届先进设计与制造工程国际会议（icadme 2015），atlantic出版社。

42、在一个实施例中，滑动板构成光学头的一部分，例如通过作为光学头的集成部分。

43、在一个实施例中，滑动板是安装到光学头上或可安装到光学头上的独立元件。当滑动板是独立元件时，其可能更易于制造，或者在其磨损或损坏时更换成本更低。

44、毛细管安装模块的壳体优选包括邻近读取窗口的对准凹部，其中对准凹部具有与凸缘匹配的形状。有利地，凸缘的一部分成形为适配到对准凹部中。由此可获得有效且简单的对准，而无需传感器系统的用户进行额外的对准。对准凹部例如可具有0.1 mm或更大，例如1 mm或更大的凹部深度。

45、对准凹部可有利地沿读取窗口的周边延伸，例如沿读取窗口的圆滑的（例如圆形的）周边延伸。

46、在一个实施例中，凸缘具有至少0.1 mm的高度，例如1 mm。需要的情况下，凸缘甚至可更高，例如高达1 cm或更大。

47、在一个实施例中，滑动板承接装置和滑动板经由一个或多个滑块和轨道接合或可接合，所述滑块和轨道分别构成滑动板和毛细管安装模块的滑动板承接装置的部分。

48、滑块例如可包括能够沿轨道移动或滑动的凸起。滑块可有利地设计为牢固地适配到轨道中。一个或多个滑块可彼此独立地具有一个或多个用于容纳轨道的凹槽或狭槽，从而确保沿期望路径平滑移动。

49、一个或多个轨道有利地是或构成引导元件的部分，该引导元件为滑块沿轨道移动提供路径。轨道有利地基本上是直的。

50、在一个实施例中，滑块包括一个或多个轮或滚轮。

51、有利地，光学头包括球透镜。球透镜优选至少部分地位于光口中。优选地，当光学头的滑动板或与光学头安装在一起的滑动板安装到滑动板承接装置并处于在线位置时，球透镜与毛细管的外表面接触点接触。在一个实施例中，当与光学头安装在一起的滑动板处于在线位置时，球透镜与毛细管物理接触。

52、如下文进一步说明的，球透镜的这种位置可有助于确保毛细管中液体的荧光标记粒子被有效激发，以及发射信号被有效收集和检测。

53、当滑动板安装到滑动板承接装置时，凸缘便捷地朝向壳体凸出，优选朝向壳体的读取窗口凸出。其中滑动板构成光学头的一部分，或者其中滑动板安装到光学头上。

54、凸缘可有利地位于光口附近。

55、在一个实施例中，凸缘完全或部分地环绕光口。在一个实施例中的凸缘可由位于光口周围（例如环绕光口）的两个或更多个凸缘峰形成。

56、传感器系统有利地包括安全措施，以防止激发光经由光口发射。

57、安全措施确保没有人意外地被来自光源的激发光伤害。众所周知，这种激发光可能对人眼和动物眼睛造成伤害。通过提供安全措施，可以不要求用户使用防护眼睛的佩戴物，因为没有安装到滑动板承接装置并处于在线位置的、光学头的滑动板或与光学头安装在一起的滑动板，光源或源就无法工作，而在在线位置，激发光被保持在检测系统内，无法到达用户或旁观者的眼睛。

58、安全措施优选包括位于毛细管安装模块壳体处的销装置和光学头中的接合开口。有利地，当光学头的滑动板或与光学头安装在一起的滑动板安装到滑动板承接装置并处于在线位置时，销装置经由接合开口与光学头接合。在接合开口的壁部分中存在传感器，例如机械传感器或电传感器，其检测销装置是否正确插入接合开口中，如果是，则开启向一个或多个光源输送电力。当销装置未正确插入接合开口中时，将不会输送任何电力来驱动一个或多个光源。

59、由此，传感器系统可被配置为：除非销装置与光学头接合，否则防止激发光经由光口发射。

60、在一个实施例中，光源装置包括至少一个光源和供应光波导装置的输入端，该输入端被布置为从至少一个光源接收包括激发光的光束并将其传播到供应光波导装置的第二端。由此，来自光源的激发光可从光源传输到光学头。在一个实施例中，光源可远离光学头设置，例如相距高达10 m或更长的距离。便捷地，光源与光学头之间的距离为0.5 m至20m。

61、在一个实施例中，供应光波导装置的第二端被安装为向光学头馈送光。

62、光学头有利地包括形成用于激发光的激发光路的光学器件，其中激发光路沿路径包括供应光波导装置的第二端、第一准直器装置、二向色镜、会聚透镜装置和球透镜。如上所述，球透镜有利地至少部分地位于光口中。

63、检测器装置有利地包括接收部分、至少一个检测器和接收光波导装置的输出端，该输出端被布置为将毛细管中液体中被激发的荧光标记粒子发射的发射信号光传播并输送到检测器装置的接收部分。

64、有利地，光学头包括光学器件，该光学器件形成用于被激发的荧光标记粒子发射的发射信号光的发射信号光路。发射信号光路沿路径包括球透镜、会聚透镜装置、二向色镜、第二准直器装置和接收光波导装置的输入端。

65、在一个实施例中，接收光波导装置的输入端被安装为从光学头接收光。第一准直器装置便捷地适于准直从供应光波导装置的第二端接收的光。在一个实施例中，从供应光波导装置的第二端接收的光是发散光，例如由于向第一准直器装置的自由空间传播所致。

66、从供应光波导装置的第二端到第一准直器装置的可选自由空间传播有利地不应超过几厘米，例如高达5 cm，例如高达1 cm。从供应光波导装置的第二端到第一准直器装置的可选自由空间传播优选可为0.25 cm至0.5 cm。

67、在一个实施例中，第一准直器装置耦合到供应光波导装置的第二端。有利地，第一准直器装置适于在准直光之前使光发散。

68、第一准直器装置可包括一个或多个透镜，优选包括平凸透镜，优选第一准直器装置呈准直封装件的形式。

69、在一个实施例中，平凸透镜是或包括非球面化平凸透镜。

70、在一个实施例中，第二准直器装置适于聚焦发射信号光，以将发射信号光馈送到接收光波导装置的输入端，并且第二准直器装置有利地适于在将光发散之前准直发射信号，然后才将发射信号光聚焦到接收光波导装置的输入端。

71、第二准直器装置可包括一个或多个透镜，优选包括平凸透镜，优选第二准直器装置呈准直封装件的形式。

72、供应光波导装置和/或接收光波导装置可彼此独立地包括光纤、平板波导、绝缘体上硅（soi）波导和/或液体光导中的至少一种。

73、供应光波导装置可以是适合传输包括来自一个或多个光源的激发光的波长的任何类型的波导。有利地，供应光波导装置相对紧凑，这确保光学头可以相对简单的方式连接到供应光波导装置的输出端。

74、为确保期望的灵活性，在一个实施例中期望供应光波导装置包括一个或多个光纤，例如单根光纤或光纤捆。

75、接收光波导装置可以是适合传输包括发射信号的波长的任何类型的波导。有利地，接收光波导装置相对紧凑，这确保光学头可以相对简单的方式连接到接收光波导装置的输出端。

76、为确保期望的灵活性，在一个实施例中期望接收光波导装置包括一个或多个光纤，例如单根光纤或光纤捆。

77、在一个实施例中，供应光波导装置和/或接收光波导装置彼此独立地包括光纤，例如两个或更多个光纤，例如光纤捆，例如由thorlabs公司销售的扇形光纤捆。

78、在一个实施例中，供应光波导装置呈单根光纤的形式。当传感器系统包括单个光源的情况下，供应光波导装置呈单根光纤的形式可能就足够了。

79、在一个实施例中，传感器系统包括两个或更多个光源，并且供应光波导装置呈单根光纤的形式，其中单根光纤被选择为传输带隙包含两个或更多个光源的波长的光纤。

80、在一个实施例中，传感器系统包括两个或更多个光源，并且供应光波导装置呈两个或更多个光纤的形式，其中每个光纤被选择为传输带隙包含两个或更多个光源中相应光源的波长的光纤。

81、在一个实施例中，接收光波导装置呈具有传输带隙的单根光纤的形式，该传输带隙包括发射信号的波长。

82、在一个实施例中，接收光波导装置包括两个或更多个光纤，其中两个或更多个光纤具有不同的传输带隙，其中多个光纤中的每一个具有包括发射信号的至少一部分波长的传输带隙，例如来自荧光标记粒子的不同标记发射的发射信号的部分和/或来自荧光标记粒子的相同标记发射的发射信号的部分，其中发射信号跨越一个波长范围，其中发射信号的部分包括所发射的波长范围的一部分。

83、在一个实施例中，第一准直器装置呈准直封装件的形式，并且供应光波导装置的第二端可光学耦合和/或物理耦合到第一准直封装件。

84、第一准直器装置便捷地适于接收并准直激发光，并将准直后的激发光传递给二向色镜，其中二向色镜适于经由会聚透镜装置将准直后的激发光朝球透镜反射。

85、会聚透镜装置优选适于会聚激发光并将会聚的激发光传递给球透镜。

86、当与光学头安装在一起的滑动板处于在线位置时，会聚透镜装置和球透镜使光束会聚，以在包括毛细管外表面接触点的壁部分中具有焦点，从而确保光束在毛细管中的液体体积中发散，以激发液体体积中的荧光标记粒子。

87、已发现，通过沿着激发光路在球透镜之前设置会聚透镜，确保进入球透镜的激发光已经是会聚的，与没有会聚透镜的情况相比，这确保激发光在穿过球透镜时被更陡地转换，进而确保激发光在毛细管中的液体中更陡地发散。由此，与没有会聚透镜的情况相比，更大一部分的带有荧光标记粒子的液体将受到激发光的作用，并且更大数量的荧光标记粒子将被激发。

88、当一定体积液体的荧光标记粒子被激发时，荧光标记几乎立即发射发射信号。从荧光标记粒子被激发到荧光信号发射所花费的时间通常在纳秒至微秒的范围内。

89、球透镜适于接收来自液体中被激发的荧光标记粒子发射的发射信号光。

90、发射信号在所有方向上传播，由此形成传播到球透镜的发散发射信号光。球透镜使发射信号光经由会聚透镜装置朝向二向色镜传递。球透镜和会聚透镜装置适于使发射信号光发散，以具有不超过会聚透镜装置直径的光束直径。

91、有利地，球透镜和会聚透镜装置适于使发射信号光发散，以具有大于球透镜直径的光束直径。发射信号光的光束直径有利地在发射信号光离开会聚透镜装置时达到但不超过会聚透镜装置的直径。由此可确保发射信号光的损失最小化，并且优选地无损失，同时可确保获得发射信号光的期望的大光束直径，以使发射信号光的光束适合在随后从会聚透镜装置传播时被会聚。

92、球透镜和会聚透镜装置适于使发射信号光以会聚发射信号光的形式从会聚透镜装置朝向二向色镜传递。

93、二向色镜适于允许会聚的发射信号光朝向第二准直器装置（例如准直封装件）通过，其中第二准直封装件接收会聚的发射信号光并将光耦合入接收光波导装置的输入端。

94、可选地，反射镜位于发射信号光路中二向色镜与准直器装置之间。如下文将要描述并在附图中示出的，反射镜可确保光学头相对紧凑，从而更简单地安装在传感器设备中。

95、在一个实施例中，第二准直器装置物理耦合到接收光波导装置的输入端，由此发射信号光的损失最小化，优选地无损失。

96、球透镜优选具有至少3 mm，例如3.5 mm或更大的直径。优选地，球透镜的直径不应超过8 mm。已发现，直径在3.8至5范围内的球透镜非常合适，优选约4 mm。

97、球透镜优选在λ=589 nm处具有1.45至2的折射率。

98、在一个实施例中，球透镜包括蓝宝石、红宝石和/或熔融石英或者是其中的一种或多种材料。

99、球透镜可便捷地包括涂覆层，例如抗反射涂覆层。合适的抗反射涂覆层的示例包括氟化镁（mgf2）涂覆层、二氧化硅（sio2）涂覆层和宽带多层介电涂覆层。

100、在一个实施例中，球透镜是熔融石英球透镜，优选具有0.15-1.3 mm的后焦距（bfl），例如0.25至1.2 mm。

101、球透镜有利地在uv和vis中具有良好的透射，例如优选在200 nm至2200 nm的波长范围内，例如200 nm至850 nm。

102、对于包含激发光的波长和发射信号的波长的波长范围，球透镜便捷地具有至少50%的透射率，例如至少60%，例如至少70%，例如至少80%，优选地至少90%。优选地，球透镜在跨越200 nm至850 nm的波长范围内具有至少90%的透射率。

103、光源装置可适于以脉冲光或非脉冲光的形式输送激发光。光的脉冲可有利地是可调节的。

104、在荧光标记粒子包括两个或更多个可由不同波长的激发光激发的荧光标记的情况下，使用脉冲激发光尤其有益，由此不同波长的激发光可以交错配置进行脉冲。由此，不同波长的激发光的脉冲产生的发射信号可由公共检测器检测，如下文进一步描述。

105、在一个实施例中，光源装置适于以脉冲光的形式产生和输送激发光，例如以可选频率的脉冲光，例如频率至少为1 khz的脉冲光。

106、在一个实施例中，光源装置适于从两个或更多个不同波长的光源产生和输送激发光。

107、在一个实施例中，光源装置适于从包括不同波长的脉冲的激发光的交错脉冲产生和输送激发光。

108、在一个实施例中，形成用于激发光的激发光路的光学器件包括位于第一准直器装置和二向色镜之间的至少一个激发滤光片。至少一个激发滤光片可优选具有选择的带通，允许用于荧光标记粒子的激发波长通过。由此可减少潜在噪声。

109、有利地，二向色镜具有至少一个反射带宽，用于选择性地反射激发光的波长（优选经激发滤光片过滤的波长），以及至少一个透射带，用于透射发射信号光的波长。

110、二向色镜通常也称为二向色光束分离器。二向色镜可以是长通二向色镜、短通二向色镜或多通二向色镜。

111、会聚透镜装置可以呈一个或多个透镜的形式，确保入射的准直激发光被会聚透镜装置会聚。会聚透镜装置可优选选自：具有两个凸面（可以相同或不同）的双凸透镜；具有朝向球透镜的平坦表面的平凸透镜（pcx透镜）；双合透镜，例如包括正透镜和负透镜的双合透镜，其中负透镜比正透镜更靠近球透镜；或其任意组合。

112、在一个实施例中，会聚透镜装置包括三合透镜。

113、在一个实施例中，会聚透镜装置包括消色差透镜和/或复消色差透镜。

114、如上所述，光学头可包括反射镜，该反射镜被定位用于从会聚透镜装置将发射信号光朝第二准直器装置反射。反射镜优选可以是具有反射带宽的介电镜，该反射带宽至少包括发射信号光的波长。在一个实施例中，反射镜是宽带介电镜，其反射带宽跨越至少200nm，例如至少300 nm，例如跨越400-700 nm。

115、检测器装置可优选包括接收部分、至少一个检测器和接收光波导装置的输出端，该输出端光学连接到光学头，用于从光学头接收发射信号光。由此，来自光学头的发射信号光传递到检测器装置的接收部分，并从接收部分进一步传递到一个或多个检测器。

116、接收部分可包括一个或多个光学元件，用于为一个或多个检测器准备发射信号光。

117、在一个实施例中，接收部分包括第三准直器装置，用于接收并准直从接收光波导装置的输出端接收的发射信号光。

118、第三准直器装置可以如上文对第一准直器装置和第二准直器装置所述。

119、在一个实施例中，接收部分包括一个或多个滤光片、一个或多个分离器和/或一个或多个聚焦透镜。

120、在一个实施例中，接收部分包括至少一个发射滤光片，用于过滤发射信号光中的潜在噪声。

121、检测器可以是能够检测发射信号的任何种类的检测器。当存在两个或更多个检测器时，两个或更多个检测器可以相同或不同。

122、在一个实施例中，检测器包括光电探测器，例如光电二极管、雪崩光电二极管、硅光电倍增器、光电晶体管和/或光电倍增管。

123、光电探测器可以是任何种类的光电探测器。优选地，至少一个检测器包括光电倍增管模块，该模块适于检测所选波长的发射信号光随时间变化的发射信号光强度，优选至少一个检测器包括聚焦透镜，用于将至少一部分发射信号光聚焦到检测部分，例如至少一个检测器的光电探测器。

124、在一个实施例中，检测器包括雪崩光电二极管（apd）、光电倍增管和/或硅光电倍增管（sipm），这确保了高灵敏度和期望的紧凑性。

125、检测器有利地包括用于将发射信号光朝光电探测器聚焦的透镜。

126、在一个实施例中，接收部分包括光束分离器，该光束分离器适于将发射信号光波长分离成至少两个发射信号光部分。检测器装置便捷地包括用于多个发射信号光部分中的每一个的检测器，其中每个检测器被布置为接收并检测相应的发射信号光部分。光束分离器例如可被配置为将发射信号光分光成波长低于波长阈值的第一发射信号光部分和波长高于波长阈值的第二发射信号光部分。

127、第一发射信号光部分和第二发射信号光部分检测到的强度比例，或优选地它们随时间变化的强度比例，可提供关于荧光标记的性质及其在生物或化学系统中的相互作用的有价值信息。

128、在一个实施例中，光学头包括光束分离器，该光束分离器适于将发射信号光波长分光成至少两个发射信号光部分，其中光学头的光束分离器位于发射信号光路中，优选位于会聚透镜装置和第二准直封装件之间。

129、在一个实施例中，传感器系统适于执行荧光共振能量转移测量（fret）。fret是一种描述能量通过非辐射偶极-偶极相互作用从受激的供体荧光标记转移到受体荧光标记的现象。当荧光标记的发射光谱与受体荧光标记的吸收光谱重叠时发生fret。

130、荧光标记粒子优选包括具有发射光谱的供体荧光标记和具有与供体荧光标记的发射光谱重叠的吸收光谱的受体荧光标记。

131、优选地，传感器系统包括光学光束分离器，该光束分离器适于将发射信号光波长分离成至少两个发射信号光部分，其中第一发射信号光部分包括供体荧光标记的发射光谱的发射信号，第二发射信号光部分包括受体荧光标记的发射光谱的发射信号。光束分离器可如上所述定位。

132、在一个实施例中，传感器系统具有单激发-单发射架构，其中传感器系统适于使用一个光源（例如一个led）进行激发，并用于在选定时间段内检测一个发射光强度。

133、单激发、双发射。

134、在一个实施例中，传感器系统具有单激发-多发射架构，其中传感器系统适于使用一个光源（例如一个led）进行激发，并用于在一个或多个选定时间段内检测包含不同波长的多个发射光强度。

135、光源在本文中用于指具有一个波长或波长范围的光源；可调谐发光单元（例如rgbled芯片）在被从一个波长或波长范围调谐到另一个时，应被视为多个光源。

136、检测器装置便捷地与计算机系统数据通信，以接收表示检测到的发射信号光的数据。

137、光源装置包括至少一个光源。

138、在一个实施例中，光源装置包括供应光波导装置的输入端，该输入端被布置为从至少一个光源接收激发光，其中供应光波导装置与光学头光学通信，以将激发光输送到光学头的光学器件，该光学器件形成用于激发光的激发光路，以激发毛细管中一部分液体的荧光标记粒子。光源优选是led（发光二极管）。

139、在一个实施例中，光源装置包括至少两个不同的光源，用于为毛细管中液体的粒子的相应荧光团（荧光标记）产生激发光束。

140、在一个实施例中，传感器系统具有多激发-多发射架构，其中传感器系统适于使用以不同波长发射的两个或更多个光源进行激发，并用于在一个或多个选定时间段内检测包含不同波长的多个发射光强度。

141、在一个实施例中，两个或更多个光源包括多个led，例如呈rgb led芯片的形式，例如可从broadcom获得的broadcom hsmf-c118 rgb芯片。

142、在一个实施例中，光源装置包括两个或更多个光源，供应光波导装置可有利地包括用于相应激发光束的相应传输波导。

143、光学头中形成用于激发光的激发光路的光学器件可有益地包括用于每个相应激发光束的激发滤光片。激发滤光片可优选位于第一准直封装件和二向色镜之间。

144、二向色镜有利地是多通二向色镜。

145、检测系统可有益地具有双激发和双发射架构，适于执行双激发和双发射荧光测量。

146、在一个实施例中，光学头包括光传输模块，其中光传输模块包括形成用于激发光的激发光路的光学器件的一部分，该部分包括供应光波导装置的第二端、第一准直封装件以及可选地包括可选激发滤光片，并且包括形成发射信号光路的光学器件的一部分，该部分包括第二准直封装件和接收光波导装置的输入端。

147、在一个实施例中，光学头包括投射和收集模块，其中投射和收集模块包括形成用于激发光的激发光路的光学器件的一部分，该部分包括二向色镜、会聚透镜装置和球透镜，并且包括形成发射信号光路的光学器件的一部分，该部分包括球透镜、会聚透镜装置以及可选地包括可选反射镜。

148、在一些实施例中，将光学头设置为两部分（包括光传输模块和投射和收集模块）可能是有益的。光传输模块和投射和收集模块可便捷地彼此是可拆卸的。由此，如果光传输模块和投射和收集模块之一不能正常工作，可在不更换检测系统其他部分的情况下更换该模块。

149、本发明的传感器系统适用于对毛细管中液体的荧光标记粒子进行任何类型的检测，其中液体可在毛细管中流动或不流动，优选其中液体在毛细管中呈层流。本发明的传感器系统尤其适用于使用流动诱导分散分析（fida）执行分散分析，以对例如抗原、毒素、核苷酸（dna、rna）等分析物进行定量。